Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (СТ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 73 (всего у книги 89 страниц)
Строительная физика
Строи'тельная фи'зика, совокупность научных дисциплин (разделов прикладной физики ), рассматривающих физические явления и процессы, связанные со строительством и эксплуатацией зданий и сооружений, и разрабатывающих методы соответствующих инженерных расчётов. Основными и наиболее развитыми разделами С. ф. являются строительная теплотехника , строительная акустика , строительная светотехника (см. Светотехника ), изучающие закономерности переноса тепла, передачи звука и света (т. е. явлений, непосредственно воспринимаемых органами чувств человека и определяющих гигиенические качества окружающей его среды) с целью обеспечения в зданиях (сооружениях) необходимых температурно-влажностных, акустических и светотехнических условий. Получают развитие и др. разделы С. ф. – теория долговечности строительных конструкций и материалов, строительная климатология, строительная аэродинамика. Вопросы прочности, жёсткости и устойчивости зданий и сооружений рассматриваются в особом разделе прикладной физики – строительной механике .
При решении задач С. ф. используются: теоретические расчёты на основе устанавливаемых общих закономерностей; методы моделирования , с помощью которых исследуемые процессы воспроизводятся или в измененном масштабе, или на базе известных аналогий; лабораторные испытания элементов конструкций (например, в камерах искусственного климата); натурные наблюдения и измерения в сооруженных объектах. Развитие С. ф. обеспечивается наличием теоретических и экспериментальных данных современной физики и физической химии .
Данные С. ф. служат основой для рационального проектирования строительных объектов, обеспечивающего соблюдение требуемых эксплуатационных условий в течение заданного срока их службы. Разрабатываемые в С. ф. методы расчёта и испытаний позволяют дать оценку качеству строительства (как на стадии проектирования, так и после возведения зданий и сооружений).
Становление С. ф. как науки относится к началу 20 в. До этого времени вопросы С. ф. обычно решались инженерами и архитекторами на основе практического опыта. В СССР первые научные лаборатории этого профиля были организованы в конце 20-х – начале 30-х гг. при Государственном институте сооружений (ГИС) и Центральном научно-исследовательском институте промышленных сооружений (ЦНИПС). В последующие годы важнейшие научно-исследовательские работы по основным разделам С. ф. были сосредоточены в Институте строительной техники (ныне – строительной физики институт ). Особенно интенсивное развитие С. ф. получила в связи со значительным увеличением объёмов строительства различных по назначению зданий с применением индустриальных облегчённых конструкций и новых материалов, требующих предварительной оценки их свойств. Советскими учёными впервые были разработаны теория теплоустойчивости ограждающих конструкций зданий (О. Е. Власов), методы расчёта влажностного состояния конструкций (К. Ф. Фокин) и их воздухопроницаемости, выполнен ряд др. фундаментальных исследований по важнейшим проблемам С. ф., имеющим большое значение для современного строительства.
Расширение масштабов полносборного строительства потребовало проведения комплексных исследований в области долговечности строительных конструкций и материалов. Происходящие в конструкциях процессы неустановившегося, изменяющегося по направлению теплообмена и, в гораздо большей степени, явления перемещения и замерзания влаги вызывают постепенное изменение структурно-механических свойств материалов, что проявляется в их набухании, усадке, образовании микротрещин и постепенном необратимом разрушении. Температурные напряжения при неустановившемся теплообмене, фазовые переходы и особенно объёмно-напряжённое состояние материалов (при неравномерном распределении влаги) являются основными причинами процесса постепенного нарушения прочности строительных конструкций и в значительном мере определяют их долговечность. Чрезмерное увлажнение материалов и конструкций содействует их ускоренному разрушению от мороза, коррозии, биологических процессов (см. Морозостойкость , Влагостойкость ).
Расчётные методы С. ф., а также основные положения физико-химической механики , изучающей влияние физико-химических процессов на деформации твёрдых тел, являются необходимым фундаментом для создания материалов с заданными свойствами и развития теории долговечности, особенно важной при массовом применении новых материалов и облегчённых индустриальных конструкций, не проверенных опытом многолетней эксплуатации. Структурно-механические свойства строительных материалов (бетонов, кирпича и др.) зависят от процессов переноса тепла и влаги при обжиге, сушке, тепловлажностной обработке. Изменяя режимы технологических процессов в соответствии с закономерностями целесообразного переноса тепла и вещества, можно существенно повысить качество материалов. Т. о., расчётные методы С. ф. служат научной основой и для совершенствования технологии производства строительных материалов и изделий.
Разработка методов инженерного расчёта долговременного сопротивления конструкций зданий разрушающим физико-химическим воздействиям внутренней и наружной атмосферы связана с необходимостью изучения закономерностей изменения внутреннего микроклимата помещений и внешних климатических условий. Внешние воздействия на здания и их конструкции рассматриваются самостоятельным разделом С. ф. – строительной климатологией, развивающейся на основе достижений физики атмосферы и общей климатологии . В большинстве случаев воздействие климата является комплексным (совместное влияние температуры и ветра, осадков и ветра и т.п.). Интенсивному развитию строительной климатологии способствует увеличение объёмов строительства в разнообразных климатических условиях.
Отдельным разделом С. ф., изучающим воздействие на здания и сооружения ветра и др. потоков воздуха, возникающих при разности температур и давлений, является строительная аэродинамика. Учёт распределения аэродинамических давлений на внешних поверхностях важен для проектирования естественной и искусственной (механической) вентиляции, предотвращения местных снежных заносов (например, на кровле здания), а также для установления ветровых нагрузок на здания и сооружения. Особенности внутреннего климата помещений зависят от их размещения в здании и аэродинамических характеристик последнего, поскольку распределение температур и влажности в помещениях связано с условиями естественного воздухообмена. Изучение аэродинамических характеристик объектов строительства с различными геометрические очертаниями и объёмами позволяет обеспечить хорошие эксплуатационные качества производственных и общественных зданий, а также установить рациональные типы городской застройки при различных климатических условиях.
Перспективы дальнейшего развития С. ф. связаны с использованием новых средств и методов научных исследований. Так, например, структурно-механические характеристики материалов и их влажностное состояние в конструкциях зданий изучаются с помощью ультразвука, лазерного излучения, гамма-лучей, с применением радиоактивных изотопов и т.д. При создании эффективных средств отопления и кондиционирования воздуха, а также ограждающих конструкций, характеризующихся малыми потерями тепла, находит применение полупроводниковая техника. Распределение температур на поверхностях конструкций, в воздушной среде помещений и потоках воздуха исследуется методами моделирования и термографии на основе закономерностей интерференции света при различном тепловом состоянии среды.
Лит.: Строительная физика. Состояние и перспективы развития, М., 1961; Ильинский В. М., Проектирование ограждающих конструкций зданий (с учетом физико-климатических воздействий), 2 изд., М., 1964; Реттер Э. И., Стриженов С. И., Аэродинамика зданий, М., 1968. См. также лит. при статьях Строительная теплотехника , Строительная акустика , Светотехника .
В. М. Ильинский.
Строительного и дорожного машиностроения институт
Строи'тельного и доро'жного машинострое'ния институ'т Всесоюзный научно-исследовательский (ВНИИстройдормаш), находится в Москве, в ведении министерства строительного, дорожного и коммунального машиностроения СССР. Создан в 1947. Осуществляет научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию строительных и дорожных машин и оборудования, а также координацию разработок в этой области. В составе института филиал в г. Красноярске, центральный научно-испытательный полигон-филиал и опытный завод в г. Ивантеевке Московский области. Институт имеет аспирантуру; учёному совету предоставлено право приёма к защите кандидатских диссертаций. Издаёт «Сборники трудов».
Строительное образование
Строи'тельное образова'ние, высшее, среднее и профессионально-техническое образование, имеющее целью подготовку специалистов для проектирования, конструирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений различного назначения.
Строительное искусство зародилось в глубокой древности. Подготовка строителей вначале осуществлялась под руководством мастеров непосредственно в процессе строительства различных сооружений, в Древней Греции и Древнем Риме появились специальные школы (см. Архитектурное образование ).
Истоки С. о. в России относятся к 10 в. Обучение мастеров-строителей осуществлялось непосредственно на стройке.
В 1724 по предписанию Петра I в Москве было создано несколько т. н. архитектурных команд, ученики которых изучали арифметику, черчение, рисование и получали практические навыки по архитектуре, ремонту и перестройке зданий. По мере совершенствования мастерства их производили в сержанты (что давало право проектировать и строить), из сержантов – в гезели (производители работ).
М. Ф. Казаков основал в Москве архитектурную команду, которая в 1788—89 была реорганизована в Первое архитектурное училище, а с 1814– в Московское дворцовое архитектурное училище.
В 1773 в Петербурге учреждено горное училище (нынеЛенинградский горный институт ), студенты которого изучали проектирование и строительство каменных и деревянных плотин, шлюзов, фундаментов и т.д. В училище в начале 19 в. преподавал И. И. Свиязев – автор первого русского руководства по архитектуре (с основами строительного искусства).
В горнозаводских школах Урала, особенно в Екатеринбургском училище, кроме горного производства, изучались также механика, архитектура, фортификация и др. предметы строительного искусства.
Для подготовки инженеров по строительству дороги искусственных сооружений в 1809 в Петербурге основан институт корпуса инженеров путей сообщения (ныне Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта ). В институте изучались математика, геодезия, рисовальное искусство и архитектура, производство строительных работ, основы механики и гидравлики, составление проектов и смет и др., проводилась практика по строительству. Институт окончили ставшие впоследствии известными учёными и инженерами, построившими крупные сооружения и создавшими научно-педагогические школы: М. С. Волков (строительное искусство), С. В. Кербедз и Н. Ф. Ястржембский (организаторы механической лаборатории по испытанию материалов), Ф. С. Ясинский (теория упругости), П. П. Мельников (прикладная механика), П. И. Собко, Д. И. Журавский и Н. А. Белелюбский (строительная механика).
Первым специализированным высшим учебным заведением по подготовке кадров для строительства инженерных сооружений было училище гражданских инженеров, основанное в 1832 в Петербурге, с 1882 – институт гражданских инженеров (ныне Ленинградский инженерно-строительный институт ). Изучение теоретических курсов сочеталось с практическими и лабораторными работами, курсовым проектированием, практикой на строительных объектах. В институте были созданы научно-педагогической школы по проектированию и строительству жилых, гражданских и промышленных зданий, санитарно-технических устройств и др. (В. В. Эвальд, С. Б. Лукашевич, В. А. Косяков, И. А. Евневич, А. К. Павловский и др.). В начале 20 в. началась специализация в подготовке инженеров строительного профиля, и с 1905 институт стал выпускать инженеров-архитекторов, инженеров санитарной техники и дорожников.
В 1907 в Петербургском политехническом институте открылось инженерно-строительное отделение (с гидротехническим и сухопутно-дорожным подотделениями), где сформировались научно-педагогические школы в области механики сыпучих тел, гидравлики и гидротехники (С. П. Белзецкий, В. Л. Кирпичёв, Б. Г. Галёркин, К. Г. Ризенкампф, Б. А. Бахметсв, Н. Н. Павловский).
В 1902 в Москве академик И. А. Фомин организовал первые женские строительные курсы, а в 1905 профессор Н. В. Марковников открыл женские техническо-строительные курсы. В 1909 эти курсы объединились и в 1916 были преобразованы в женский политехнический институт с архитектурными и инженерно-строительными отделениями (после Октябрьской революции 1917 – Московский политехнический институт, затем Московский институт гражданский инженеров). Выпускникам института присваивались звания инженера-архитектора или инженера-строителя.
Существенную роль в становлении С. о. сыграли основанные в Москве в 1905 среднее строительное училище и в 1907 среднее строительное училище Товарищества инженеров и педагогов, членами которого были В. Н. Образцов, Е. Р. Бриллинг, И. В. Рыльский, А. Е. Ильин и др. (в 1921 на базе этих училищ создан Московский практический строительный институт, объединённый затем с Московским институтом гражданских инженеров).
В 1907 в Московском высшем техническом училище (МВТУ) введено преподавание курса архитектуры (проектирование, конструирование и строительство зданий и инженерных сооружений), в 1918 открылся инженерно-строительный факультет с архитектурным отделением (в 1924 в состав факультета влился Московский институт гражданских инженеров), который стал центром подготовки инженеров-строителей. Значительный вклад в развитие С. о. внёс основанный в 1896 Московский институт инженеров ж.-д. транспорта (МИИТ).
В 30-е гг. созданы самостоятельные инженерно-строительные институты и в ряде политехнических институтов – строительные факультеты; началась подготовка инженеров-строителей на вечерних и заочных факультетах. Учебные планы строительных специальностей (промышленное и гражданское строительство, гидротехническое строительство речных сооружений, гидроэлектростанций, портов и водных путей, теплогазоснабжение и вентиляция, водоснабжение и канализация, строительство ж.-д. путей и путевое хозяйство, автомобильные дороги, мосты и тоннели, производство строительных изделий и конструкций и др.) включают общенаучные дисциплины (общественные науки – история КПСС, марксистско-ленинская философия, политическая экономия, научный коммунизм; основы советского права, иностранный язык, высшая математика, физика, химия, теоретическая механика и др.), общеинженерные (инженерная геодезия, сопротивление материалов, строительная механика, электротехника, теплотехника, гидравлика и др.) и специальные (архитектура, строительные конструкции, водоснабжение, канализация, теплогазоснабжение, вентиляция, технология строительного производства, организация, планирование и экономика строительства, автоматика и автоматизированные системы управления, вычислительная техника и т.д.). За время обучения студенты выполняют 15—20 курсовых проектов и работ в зависимости от специализации, проходят учебную и производственную практику (до 25 недель). Обучение заканчивается защитой дипломного проекта (дипломной работы). Сроки обучения – 5—6 лет. Выпускники вузов проходят по месту работы стажировку сроком до одного года.
Подготовка техников-строителей ведётся (1975) в дневной, вечерней и заочной формах обучения по 22 (более узким, чем в вузах) специальностям в 221 строительном и 252 др. отраслевых (нестроительных) техникумах (см. Среднее специальное образование ).
Резкое увеличение масштабов и темпов строительного производства обусловило дальнейшее совершенствование С. о. и увеличение выпуска специалистов. В 1950 строительным специальностям в вузах обучалось 37,1 тыс. чел. и выпуск составил 4,9 тыс. чел., в 1955 соответственно – 232,8 тыс. и 14,6 тыс., в 1974 – 340,1 тыс. и 21,3 тыс. чел. В техникумах в 1950 обучалось 79,6 тыс. чел. и выпуск составил 36,2 тыс. чел., в 1965 соответственно – 247,7 тыс. и 38,7 тыс., в 1974 – 424,4 тыс. и 87,9 тыс. чел. В 1975 в вузы принято 71,9 тыс. чел., в техникумы – 76,2 тыс. чел.
Широко известны в СССР и за рубежом русские научно-педагогические школы по строительной механике и строительным конструкциям (Н. С. Стрелецкий, А. Ф. Лолейт, А. А. Гвоздев, В. З. Власов, Н. М. Беляев, А. Ф. Смирнов, И. П. Прокофьев, И. М. Рабинович, Е. О. Патон, Л. И. Онищик, Г. Г. Карлсен, К. В. Сахновский и др.), по гидротехническому строительству и гидравлике (Б. Е. Веденеев, В. Е. Ляхницкий, М. М. Гришин, Р. Р. Чугаев и др.), по механике грунтов (Н. М. Герсеванов, В. А. Флорин, Н. Я. Денисов, Н. А. Цытович, Н. Н. Маслов и др.).
Профессионально-техническое С. о. осуществляется по более чем 150 профессиям и специальностям (арматурщик-электросварщик, каменщик-монтажник конструкций, машинист кранов, маляр, столяр, штукатур-облицовщик-плиточник и др.). Квалифицированных рабочих для строительства и промышленности строительных материалов в 1974 готовили свыше 1,5 тыс. профессионально-технических учебных заведений (около 650 тыс. учащихся); в 1975 строительные училища выпустили свыше 370 тыс. чел., приём – 405 тыс. чел. Научные и научно-педагогические кадры по инженерно-строительным специальностям готовятся в аспирантуре, во втузах и научно-исследовательских институтах.
Системы С. о. в др. социалистических странах во многом сходны с советской системой, однако профили подготовки специалистов несколько шире, чем в СССР. Например, в ПНР инженеров-строителей готовят по специальностям – наземное строительство, гидротехника, санитарное оборудование и др., в ГДР – инженерное строительство, технология строительной индустрии, гидротехническое строительство и водное хозяйство и др. Подготовку инженеров-строителей осуществляют специальные факультеты политехнических вузов и университетов (например, в ЧССР – инженерно-строительные факультеты политехнических институтов в Праге, Брно и др.; в СФРЮ – факультеты университетов в Белграде, Загребе, Любляне, Сараево и др.), в некоторых странах есть специальные строительные вузы (например, в ГДР – в Лейпциге и Веймаре).
В капиталистических странах подготовка инженеров-строителей ведётся в специализированных вузах и на факультетах университетов. Крупнейшим центром С. о. во Франции является Национальная школа мостов и дорог в Париже (основан в 1747, готовит также инженеров по гражданскому строительству, строительным конструкциям и городскому благоустройству). Период обучения в вузах Франции, как правило, делится на 3 цикла. После 2-го цикла присуждается академическая степень инженера (срок обучения 4 года), а после 3-го – доктора 3-го цикла или доктора-инженера в зависимости от перечня экзаменов и дипломной работы. Общий срок обучения примерно 6 лет. В Японии инженеры-строители подготавливаются в течение 4 лет, как правило, на инженерных факультетах университетов и колледжей в порядке специализации; в Великобритании – в течение 3 лет в университетах, высших технических колледжах (например, строительная школа Лондонского совета в Ламбете – Брикстоне, Ливерпульский строительный колледж) и ряде политехнических колледжей. В США в 1974 инженеры-строители готовились в более чем 200 университетах и колледжах (срок обучения 4 г.). После защиты дипломной работы выпускник вузов Великобритании, США, Японии и некоторых др. получает степень бакалавра (архитектуры, инженерных наук, технологии), далее может сдать дополнительные экзамены и защитить вторую дипломную работу (диссертацию) на получение степени магистра наук (1—1,5 г.), доктора философии, доктора технических наук или доктора наук (2—3 г.). Однако эти степени не дают права на самостоятельное проектирование сооружений и производство строительных работ; оно приобретается после 2—5 лет работы на производстве на инженерно-технических должностях и сдачи комплексных экзаменов (по фундаментальным и специальным дисциплинам). В Массачусетском технологическом институте (США) получившие степень бакалавра в течение 2 лет дополнительного обучения могут получить академическую степень инженера. В ФРГ инженеры-строители готовятся в государственных строительных школах или инженерных школах по строительству, а также в Высших технических училищах (Брауншвейг, Дармштадт, Карлсруэ, Мюнхен и Штутгарт). В инженерных школах преподавание ведётся с практическим уклоном в тесной связи с процессом производства. Курс обучения (3 г.) заканчивается сдачей государственных экзаменов на звание инженера. Для поступления в эти школы требуется стаж практической работы по специальности. Срок обучения, включая сдачу экзаменов на диплом инженера, – 4—5 лет. Практически студенты завершают весь учебный план за 5—6 лет. Это образование позволяет выпускнику работать самостоятельно как на стройке, так и в проектных и научно-исследовательских организациях. Выполнившему и защитившему диссертацию присуждается академическая степень доктора-инженера (эквивалентная квалификации инженера, присваиваемой в сов. вузах).
А. И. Богомолов.
